搖臂鉆床自動送料裝置設(shè)計【半自動鉆床】
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任務(wù)書
題目 搖臂鉆床的自動送料機構(gòu)設(shè)計
（任務(wù)起止日期2010年 月 日～2011年 月 日）
專業(yè) 班
學(xué)生姓名 學(xué) 號
指導(dǎo)教師 系主任
院 長
課題內(nèi)容：
1、分析搖臂鉆床的工作原理和操作流程，論證進行自動送料的意義；提出一種合適的自動送料方案。
2、進行自動送料機構(gòu)的設(shè)計。
課題任務(wù)要求：
1、針對課題內(nèi)容撰寫一篇文獻綜述；
2、完成一篇與設(shè)計相關(guān)的英文文獻翻譯；
3、自動送料機構(gòu)設(shè)計：送料機構(gòu)工作原理圖、控制電路圖、裝配圖及零件圖。
4、在完成上述工作基礎(chǔ)上，撰寫設(shè)計說明書；
5、畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。
主要參考文獻（由指導(dǎo)教師選定）：
1. 數(shù)控技術(shù)
2. [維普]中文科技期刊全文數(shù)據(jù)庫（參考關(guān)鍵詞：搖臂鉆床）
3. [cnki]中文學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫
同組設(shè)計者
注：1、此任務(wù)書應(yīng)由指導(dǎo)教師填寫。
2、此任務(wù)書最遲必須在畢業(yè)設(shè)計開始前一周下達給學(xué)生。
工作進度計劃表
序
號
畢業(yè)設(shè)計（論文）工作任務(wù)
工作進度日程安排
周
次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
資料收集，完成開題報告等
2
正式設(shè)計
3
撰寫畢業(yè)論文和準(zhǔn)備答辯
4
畢業(yè)答辯
5
6
7
8
9
注：1、此表由指導(dǎo)教師填寫；
2、此表每個學(xué)生一份，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查工作進度之依據(jù)；
3、進度安排請用“—”在相應(yīng)位置畫出。
工作情況檢查表
時間
第一階段（1～3周）
第二階段（4～14周）
第三階段（15～17周）
內(nèi)容
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
組織紀(jì)律
完成任務(wù)情況
檢
查
情
況
教師簽字
簽字 日期
簽字 日期
簽字 日期
注：1、此表應(yīng)由教師認(rèn)真填寫；
2、“組織”紀(jì)律一欄根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況如實填寫；
3、“完成任務(wù)情況”一欄按學(xué)生是否按進度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫；
4、對違紀(jì)和不能按時完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。
半自動鉆床
2.1設(shè)計題目
設(shè)計加工圖1所示工件ф12mm孔的半自動鉆床。進刀機構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，送料機構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機構(gòu)使被加工工件可靠固定。
圖1 加工工件
半自動鉆床設(shè)計數(shù)據(jù)參看表3。
表3 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)
方案號
進料機構(gòu)
工作行程
mm
定位機構(gòu)
工作行程
mm
動力頭
工作行程
mm
電動機轉(zhuǎn)速
r/mm
工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）
件/min
A
40
30
15
1450
1
B
35
25
20
1400
2
C
30
20
10
960
1
2.2設(shè)計任務(wù)
1.半自動鉆床至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。
2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。
3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。
4.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按各凸輪機構(gòu)的工作要求，自選從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。
5.設(shè)計計算其他機構(gòu)。
6.編寫設(shè)計計算說明書。
7.學(xué)生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，半自動鉆床的計算機演示驗證等。
2.3設(shè)計提示
1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。
2. 除動力頭升降機構(gòu)外，還需設(shè)計送料機構(gòu)、定位機構(gòu)。各機構(gòu)運動循環(huán)要求見表4。
3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動。
表4 機構(gòu)運動循環(huán)要求
凸輪軸
轉(zhuǎn)角
10o
20o
30o
45o
60o
75o
90o
105o～270o
300o
360o
送料
快進
休止
快退
休止
定位
休止
快進
休止
快退
休止
進刀
休止
快進
快進
快退
休止
三．運動方案的選擇與比較
方案的分析與比較：
(1) 減速機構(gòu)：
由于電動機的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用行星輪進行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。
圖4-1
（1） 對比機構(gòu)：
對比機構(gòu)：定軸輪系傳動；傳動比 =n輸入/n輸出 =700 傳動比很大，要用多級傳動。如圖4-2.
圖4-2
(3) 進刀機構(gòu)
采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。
圖4-3
（4） 對比機構(gòu)：
在擺桿上加一個平行四邊行四桿機構(gòu)，這樣也可以來實現(xiàn)傳動，但是當(dāng)加了四桿機構(gòu)以后并沒有達到改善傳動的效果，只是多增加了四桿機構(gòu)，為了使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要的傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)。
§ 方案一：
§ D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復(fù)運動，采用凸輪機構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。
圖4-4
（5） 送料系統(tǒng)：
采用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運動。再加上用四桿機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn)。由于本設(shè)計送料時不要求在傳動過程中有間歇，所以不需要使用凸輪機構(gòu)。如圖4-5。
圖4-5
（6）對比機構(gòu)：
所選用的對比四桿機構(gòu)如下圖(圖4-6)，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機構(gòu)。
§ 方案二：
§ B2采用凸輪與四桿機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。
圖4-6
（7）定位系統(tǒng)：
定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實際要求了。
圖4-7
（8）對比機構(gòu)：
采用彈力急回間歇機構(gòu)來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設(shè)計的機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。
圖4-8
§ 方案一：
§ C1利用四桿機構(gòu)中死點的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機構(gòu)共同作用達到定位機構(gòu)和間歇定位的要求。
四.機構(gòu)運動總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）
根據(jù)前面表3-3中實線連接的方案的運動簡圖確定本設(shè)計中半自動鉆床的總體方案圖如圖5-1
圖5-1
五．工作循環(huán)圖
圖5-1所示的機械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進行運動協(xié)調(diào)設(shè)計
其運動循環(huán)如圖6-1
凸輪軸轉(zhuǎn)角
00～1000
1000～1500
1500～2700
2700～3000
3000～3600
送料
快進
快退
定位
休止
快進
休止
快退
進刀
休止
快進
慢進
休止
快退
圖6-1
六．執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算
1．送料機構(gòu)機構(gòu)采用如下分析
送料連桿機構(gòu)：采用如下機構(gòu)來送料，根據(jù)要求，進料機構(gòu)工作行程為40mm，可取ABCD4桿機構(gòu)的極位夾角為12度，則由
得K=1.14，急回特性不是很明顯，但對送料機構(gòu)來說并無影響。
各桿尺寸：（如圖6-1）
AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8
該尺寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊的左右運動為40，ABCD的極位夾角為12度。
圖6-1
2.凸輪擺桿機構(gòu)的設(shè)計：
(1).由進刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實現(xiàn)刀頭的上下運動；
(2).用凸輪擺桿機構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條的來回擺動，從而實現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運動規(guī)律就與凸輪擺桿的運動規(guī)律一致；
(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運動的的距離。具體設(shè)計步驟如下：
1.根據(jù)進刀機構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角β為18°,
凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0°;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°，刀具快進，β=5°，
凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°；
凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°，β=0°
2.設(shè)計圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18°, l=10mm，
3.得到r=63.69mm，如圖7-2
圖7-2
3.凸輪推桿機構(gòu)的設(shè)計：
凸輪機構(gòu)采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。具體設(shè)計如下:
設(shè)計基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25
凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°-285°,定位機構(gòu)快進,推桿行程h=20mm;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機構(gòu)快退,推桿行程h=-20mm;
設(shè)計偏心距e=20的原因是因為此凸輪執(zhí)行的是定位，其定位桿的行程為20故如此設(shè)計。
4．行星輪系的計算:
（1）用定軸輪系傳動
傳動比 =n輸入/n輸出 =700 傳動比很大，要用多級傳動。
（2）用行星輪系傳動
Z1=35 Z2=20 Z2’=20 Z3=35 傳動比iH3=700
根據(jù)行星輪傳動公式：i（H3）=1-i(31)H=1-Z2’Z1/Z3Z2
由i(1H)=1-Z2'Z1/Z3Z2，考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動機構(gòu)與齒輪系傳動機構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表：
皮帶輪參數(shù)
名稱
皮帶輪1
皮帶輪2
半徑（mm）
100
100
齒輪參數(shù)
模數(shù)（mm）
壓力角（°）
齒數(shù)（個）
直徑（mm）
齒輪1
2.
20
35
70
齒輪2
2
20
20
40
齒輪2’
2
20
20
40
齒輪3
2
20
35
70
七. 凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖和設(shè)計結(jié)果
一.定位凸輪
圖8-1為定位凸輪分段圖和設(shè)計結(jié)果圖
圖8-1
圖8-2和8-3為定位凸輪的輪廓圖（8-2內(nèi)包絡(luò)線圖，8-3外包絡(luò)線圖）
圖8-2
圖8-3
二.進刀凸輪
進刀凸輪類型設(shè)計結(jié)果如圖8-4，凸輪運動分段如圖8-5.
圖8-4，
圖8-5
進刀凸輪的輪廓線設(shè)計如圖8-6（內(nèi)包絡(luò)線）和圖8-7（外包絡(luò)線）
圖8-6
圖8-7
I 變速機構(gòu)
§ 方案一：
§ A1由于電動機的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而選用設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min?？梢钥紤]利用行星輪進行大比例的降速，然后采用蝸輪變向。
機構(gòu)簡圖
Ⅱ送料機構(gòu)的選型：
§ 方案一：
§ B1直接采用凸輪滑塊機構(gòu)，并且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運動要求。
§ 方案二：
§ B2采用凸輪與四桿機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。
§ 方案三：
§ B3采用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運動。再加上用四桿機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn) 。
§
Ⅲ 定位機構(gòu)選型
§ 方案一：
§ C1利用四桿機構(gòu)中死點的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機構(gòu)共同作用達到定位機構(gòu)和間歇定位的要求。
§ 方案二：
§ C2定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足實際要求了。
Ⅳ 進刀機構(gòu)
§ 方案一：
§ D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復(fù)運動，采用凸輪機構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。
§ 方案二
§ D2采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。
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?
產(chǎn)品名稱：
二相步進電機2HB110系列
規(guī)格型號：
2HB110系列
產(chǎn)品簡介：
2HB110系列步進電機為二相四出線電機，輸出力矩10N.M-27N.M,并廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、激光雕刻、電腦繡花、紡織、印刷、包裝機械、標(biāo)記機、雕刻機、繞線機械、坐標(biāo)測量儀器、三維工作臺、機器人、醫(yī)療設(shè)備、陶瓷機械等行業(yè)中。
?
?
?
?
詳細(xì)資料：
?
通用規(guī)格 (General specifications)
步距精度 5%
溫??? 升 80℃ Max
環(huán)境溫度 -20℃~+50℃
絕緣電阻 100M Ω Min 500VDC
耐??? 壓 500V AC 1minute
徑向跳動 最大0.06mm（450g負(fù)載）
軸向跳動 最大0.08mm（450g負(fù)載）
技術(shù)數(shù)據(jù)(Specifications)
?
?※? 以上僅為代表性產(chǎn)品，可按要求另行制作。
?外形尺寸(Dimension)
※? 110系列四款電機軸徑均為16mm，軸鍵為平鍵6×25mm。
矩頻特性曲線圖(Frequency-torque characteristics)
接線圖(Connections)
注意事項：
1.電機特性數(shù)據(jù)和技術(shù)數(shù)據(jù)都是在YKA2811MA驅(qū)動器驅(qū)動的情況下測得，測試電壓為110ADC。
2.電機安裝時務(wù)必用電機前端蓋安裝止口定位，并注意公差配合，嚴(yán)格保證電機軸與負(fù)載軸的同心度。
3.對于電機引線方式，如果客戶有特殊需求，請在訂貨前事先聲明，由廠家接好線，用戶不必自己改動。
4.電機與驅(qū)動器連接時，請勿接錯相。
?
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產(chǎn)品名稱：
二相步進電機2HB42系列
規(guī)格型號：
2HB42系列
產(chǎn)品簡介：
2HB42系列步進電機輸出力矩0.158N.M-0.317N.M,廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、激光雕刻、電腦繡花、紡織、印刷、包裝機械、標(biāo)記機、雕刻機、繞線機械、坐標(biāo)測量儀器、三維工作臺、機器人、醫(yī)療設(shè)備、陶瓷機械等行業(yè)中
?
?
?
?
詳細(xì)資料：
?
所屬類別：
步進電機系列兩相步進電機->步進電機系列
名稱：
2HB42系列
通用規(guī)格 (General specifications)
步距精度 5%
溫??? 升 80℃ Max
環(huán)境溫度 -20℃~+50℃
絕緣電阻 100M Ω Min 500VDC
耐??? 壓 500V AC 1minute
徑向跳動 最大0.06mm（450g負(fù)載）
軸向跳動 最大0.08mm（450g負(fù)載）
技術(shù)數(shù)據(jù)(Specifications)
※???? 以上僅為代表性產(chǎn)品，可按要求另行制作。
外形尺寸(Dimension)
※???? 42系列三種型號軸徑均為5mm。
矩頻特性曲線圖(Frequency-torque characteristics)
接線圖(Connections)
注意事項：
1.電機特性數(shù)據(jù)和技術(shù)數(shù)據(jù)都是在YKA2404MA驅(qū)動器驅(qū)動的情況下測得，測試電壓為28VDC。
2.電機安裝時務(wù)必用電機前端蓋安裝止口定位，并注意公差配合，嚴(yán)格保證電機軸與負(fù)載軸的同心度。
3.對于電機引線方式，如果客戶有特殊需求，請在訂貨前事先聲明，由廠家接好線，用戶不必自己改動。
4.電機與驅(qū)動器連接時，請勿接錯相。
PLC 直 接 控 制 的 電 液 步 進 液 壓 缸 康 晶 1 , 孟 廣 耀 2 (11 大 連 民 族 學(xué) 院 , 大 連 116600 ; 21 青 島 建 筑 工 程 學(xué) 院 , 青 島 266033) 摘 要 : 采 用 可 編 程 控 制 器 ( PLC) 直 接 控 制 數(shù) 字 電 液 步 進 液 壓 缸 , 可 使 液 壓 系 統(tǒng) 的 控 制 系 統(tǒng) 簡 潔 、 可 靠 、 成 本 顯 著 下 降 。 文 章 介 紹 了 PLC 控 制 電 液 步 進 液 壓 缸 的 方 法 , 電 液 步 進 液 壓 缸 的 伺 服 控 制 、 驅(qū) 動 接 口 及 PLC 梯 形 圖 的 控 制 邏 輯 。 關(guān) 鍵 詞 : 電 液 步 進 液 壓 缸 ; 步 進 電 機 ; 可 編 程 控 制 器 ; 驅(qū) 動 接 口 ; 控 制 邏 輯 中 圖 分 類 號 : TH137151 文 獻 標(biāo) 識 碼 : B 文 章 編 號 1001 - 3881 (2004) 4 - 124 - 2 Electro - hydraulic Stepping Cylinder Controlled Directly by PLC KAN G Jing1 , MEN G Guang2yao2 (11Dalian Nationalitied University , Dalian 11660 , China ; 21Qingdao Insititute of Architecture and Engineering , Qingdao 266033 , China) Abstract : Direct control of electro hydraulic stepping cylinder by means of PLC can make the control system of hydraulic system become simpler , cheaper and reliabler. The method of direct control of electro hydraulic stepping cylinder by means of PLC was de2 scribed. The driving interfaces of electro - hydraulic stepping cylinder and the control logic of software were founded. Keywords : Electro - hydraulic stepping cylinder ; Stepping motor ; Programmable controller ; Driving interfaces ; Control logic 0 引 言 數(shù) 字 式 電 液 步 進 液 壓 缸 是 由 步 進 電 機 和 液 壓 力 放 大 器 組 成 的 , 其 輸 出 力 可 達 上 萬 牛 頓 。 因 此 , 常 用 于 重 型 精 密 機 械 的 伺 服 進 給 系 統(tǒng) 中 , 如 軋 鋼 機 的 壓 下 機 構(gòu) 和 軋 輥 磨 床 的 進 給 機 構(gòu) 。 液 壓 力 放 大 器 是 一 個 直 接 位 置 反 饋 式 液 壓 伺 服 機 構(gòu) , 由 控 制 滑 閥 、 液 壓 缸 和 螺 桿 - 螺 母 反 饋 機 構(gòu) 組 成 , 見 圖 1。 當(dāng) 步 進 電 機 在 輸 入 脈 沖 的 作 用 下 轉(zhuǎn) 過 一 個 步 距 角 時 , 經(jīng) 齒 輪 帶 動 滑 閥 的 閥 芯 旋 轉(zhuǎn) , 由 于 活 塞 尚 未 移 動 使 滑 閥 的 閥 芯 產(chǎn) 生 一 定 的 軸 向 位 移 , 閥 口 打 開 , 壓 力 油 進 入 液 壓 缸 使 活 塞 外 伸 同 時 反 饋 螺 母 帶 動 滑 閥 的 閥 芯 退 回 零 位 , 活 塞 停 止 運 動 。 如 果 連 續(xù) 輸 入 脈 沖 電 液 步 進 液 壓 缸 即 按 一 定 的 速 度 外 伸 , 改 變 輸 入 脈 沖 的 頻 率 即 可 改 變 活 塞 的 速 度 。 圖 1 電 液 步 進 液 壓 缸 是 增 量 式 數(shù) 字 控 制 電 液 伺 服 元 件 , 即 步 進 電 機 作 電 信 號 - 機 械 位 移 的 轉(zhuǎn) 換 元 件 。 圖 圖 2 2 是 增 量 式 數(shù) 字 控 制 電 液 伺 服 元 件 的 控 制 方 框 圖 。 微 機 發(fā) 出 控 制 脈 沖 序 列 經(jīng) 驅(qū) 動 電 源 放 大 驅(qū) 動 步 進 電 機 運 動 。 步 進 電 機 的 運 動 嚴(yán) 格 與 液 壓 力 放 大 器 的 運 動 成 比 , 即 微 機 的 控 制 脈 沖 嚴(yán) 格 控 制 電 液 步 進 液 壓 缸 的 運 動 : 電 液 步 進 液 壓 缸 的 位 移 與 控 制 脈 沖 的 總 數(shù) 成 正 比 ; 而 電 液 步 進 液 壓 缸 的 運 動 速 度 與 控 制 脈 沖 的 頻 率 成 正 比 。 因 此 , 電 液 步 進 液 壓 缸 的 控 制 就 在 于 步 進 電 機 的 控 制 。 步 進 電 機 可 以 采 用 微 計 算 機 或 可 編 程 控 制 器 ( PLC) 進 行 控 制 。 PLC 具 有 通 用 性 強 、 可 靠 性 高 、 指 令 系 統(tǒng) 簡 單 、 編 程 簡 便 易 學(xué) 、 易 于 掌 握 、 體 積 小 、 維 修 工 作 少 、 現(xiàn) 場 接 口 安 裝 方 便 等 一 系 列 優(yōu) 點 。 因 而 目 前 絕 大 部 分 采 用 液 壓 傳 動 的 系 統(tǒng) , 如 大 型 組 合 機 床 、 加 工 中 心 、 軋 鋼 機 的 壓 下 機 構(gòu) 和 軋 輥 磨 床 的 進 給 機 構(gòu) 等 均 采 用 PLC 控 制 技 術(shù) ; 而 電 液 步 進 液 壓 缸 的 PLC 控 制 只 占 用 PLC 的 3 5 個 I/ O 接 口 及 幾 十 Bit 的 內(nèi) 存 , 且 可 以 省 去 電 液 步 進 液 壓 缸 的 控 制 微 機 使 控 制 系 統(tǒng) 簡 潔 、 成 本 顯 著 下 降 , 可 靠 性 大 大 提 高 , 更 顯 示 出 其 卓 越 的 性 能 。 1 電 液 步 進 液 壓 缸 的 PLC 控 制 方 法 電 液 步 進 液 壓 缸 的 控 制 主 要 有 三 個 因 素 : (1) 活 塞 行 程 控 制 。 由 電 液 步 進 液 壓 缸 的 工 作 原 理 和 特 性 可 知 電 液 步 進 液 壓 缸 的 活 塞 位 移 正 比 于 所 輸 入 的 控 制 脈 沖 個 數(shù) ; 因 此 可 以 根 據(jù) 電 液 伺 服 機 構(gòu) 的 位 移 量 確 定 PLC 輸 出 的 脈 沖 個 數(shù) : n = L / (1) 式 中 : L 電 液 伺 服 機 構(gòu) 的 位 移 量 ( mm) ; 電 液 伺 服 機 構(gòu) 的 脈 沖 當(dāng) 量 ( mm/ 脈 沖 ) 。 (2) 活 塞 速 度 控 制 。 電 液 步 進 液 壓 缸 的 活 塞 速 度 取 決 于 輸 入 的 脈 沖 頻 率 ; 因 此 可 以 根 據(jù) 電 液 伺 服 機 構(gòu) 的 速 度 , 確 定 其 PLC 輸 出 的 脈 沖 頻 率 : f = vf / 60 ( Hz) (2) 式 中 : vf 電 液 伺 服 機 構(gòu) 的 進 給 速 度 ( mm/ min) 。 (3) 活 塞 運 動 方 向 控 制 。 電 液 步 進 液 壓 缸 的 運 動 方 向 由 步 進 電 機 的 轉(zhuǎn) 向 進 行 控 制 。 步 進 電 機 的 轉(zhuǎn) 向 可 以 通 過 改 變 步 進 電 機 各 繞 組 的 通 電 順 序 來 改 變 其 轉(zhuǎn) 421 機 床 與 液 壓 20041No14 向 ; 如 三 相 步 進 電 機 通 電 順 序 為 A - AB - B - BC - C - CA - A 時 步 進 電 機 正 轉(zhuǎn) ; 當(dāng) 繞 組 按 A - AC - C - CB - B - BA - A 順 序 通 電 時 步 進 電 機 反 轉(zhuǎn) 。 因 此 可 以 通 過 PLC 輸 出 的 方 向 控 制 信 號 改 變 硬 件 環(huán) 行 分 配 器 的 輸 出 順 序 來 實 現(xiàn) , 或 經(jīng) 編 程 改 變 輸 出 脈 沖 的 順 序 來 改 變 步 進 電 機 繞 組 的 通 電 順 序 實 現(xiàn) 。 2 電 液 步 進 液 壓 缸 的 伺 服 控 制 、 驅(qū) 動 及 接 口 211 電 液 步 進 液 壓 缸 控 制 系 統(tǒng) 的 組 成 電 液 步 進 液 壓 缸 的 控 制 系 統(tǒng) 由 可 編 程 控 制 器 、 環(huán) 行 脈 沖 分 配 器 和 步 進 電 機 功 率 驅(qū) 動 器 組 成 , 其 結(jié) 構(gòu) 見 圖 3。 控 制 系 統(tǒng) 中 PLC 用 來 產(chǎn) 生 控 制 脈 沖 ; 通 過 PLC 圖 3 編 程 輸 出 一 定 數(shù) 量 的 方 波 脈 沖 , 控 制 步 進 電 機 的 轉(zhuǎn) 角 進 而 控 制 電 液 步 進 液 壓 缸 的 運 動 ; 同 時 通 過 編 程 控 制 脈 沖 頻 率 , 既 電 液 步 進 液 壓 缸 活 塞 的 速 度 ; 環(huán) 行 脈 沖 分 配 器 將 可 編 程 控 制 器 輸 出 的 控 制 脈 沖 按 步 進 電 機 的 通 電 順 序 分 配 到 相 應(yīng) 的 繞 組 。 PLC 控 制 的 步 進 電 機 可 以 采 用 軟 件 環(huán) 行 分 配 器 , 也 可 以 采 用 硬 件 環(huán) 行 分 配 器 。 采 用 軟 環(huán) 占 用 的 PLC 資 源 較 多 , 特 別 是 步 進 電 機 繞 組 相 數(shù) M 4 時 , 對 于 大 型 生 產(chǎn) 線 應(yīng) 該 予 以 充 分 考 慮 。 采 用 硬 件 環(huán) 行 分 配 器 , 雖 然 硬 件 結(jié) 構(gòu) 稍 微 復(fù) 雜 些 , 但 可 以 節(jié) 省 占 用 PLC 的 I/ O 口 點 數(shù) , 目 前 市 場 有 多 種 專 用 芯 片 可 以 選 用 。 步 進 電 機 功 率 驅(qū) 動 器 將 PLC 輸 出 的 控 制 脈 沖 放 大 到 幾 十 上 百 伏 特 、 幾 安 十 幾 安 的 驅(qū) 動 能 力 。 一 般 PLC 的 輸 出 接 口 具 有 一 定 的 驅(qū) 動 能 力 , 而 通 常 的 晶 體 管 直 流 輸 出 接 口 的 負(fù) 載 能 力 僅 為 十 幾 幾 十 伏 特 、 幾 十 幾 百 毫 安 。 但 對 于 功 率 步 進 電 機 則 要 求 幾 十 上 百 伏 特 、 幾 安 十 幾 安 的 驅(qū) 動 能 力 , 因 此 應(yīng) 該 采 用 驅(qū) 動 器 對 輸 出 脈 沖 進 行 放 大 。 212 可 編 程 控 制 器 的 接 口 如 電 液 步 進 液 壓 缸 采 用 硬 件 環(huán) 行 分 配 器 , 則 占 用 PLC 的 I/ O 口 點 數(shù) 少 于 5 點 , 一 般 僅 為 3 點 。 其 中 I 口 占 用 一 點 , 作 為 啟 動 控 制 信 號 ; O 口 占 用 2 點 , 一 點 作 為 PLC 的 脈 沖 輸 出 接 口 , 接 至 伺 服 系 統(tǒng) 硬 環(huán) 的 時 鐘 脈 沖 輸 入 端 , 另 一 點 作 為 步 進 電 機 轉(zhuǎn) 向 控 制 信 號 , 接 至 硬 環(huán) 的 相 序 分 配 控 制 端 , 如 圖 4 所 示 ; 伺 服 系 統(tǒng) 采 用 軟 件 環(huán) 行 分 配 器 時 , 其 接 口 如 圖 5。 圖 4 圖 5 3 電 液 步 進 液 壓 缸 PLC 控 制 的 軟 件 邏 輯 由 電 液 步 進 液 壓 缸 的 PLC 控 制 方 法 可 知 , 應(yīng) 使 步 進 電 機 的 輸 入 脈 沖 總 數(shù) 和 脈 沖 頻 率 受 到 相 應(yīng) 的 控 制 。 因 此 在 控 制 軟 件 上 設(shè) 置 一 個 脈 沖 總 數(shù) 和 脈 沖 頻 率 可 控 的 脈 沖 信 號 發(fā) 生 器 ; 對 于 頻 率 較 低 的 控 制 脈 沖 可 以 利 用 PLC 中 的 定 時 器 構(gòu) 成 , 如 圖 6 所 示 。 脈 沖 頻 圖 6 率 可 以 通 過 定 時 器 的 定 時 常 數(shù) 控 制 脈 沖 周 期 , 脈 沖 總 數(shù) 控 制 則 可 以 設(shè) 置 一 脈 沖 計 數(shù) 器 C10。 當(dāng) 脈 沖 數(shù) 達 到 設(shè) 定 值 時 , 計 數(shù) 器 C10 動 作 切 斷 脈 沖 發(fā) 生 器 回 路 , 使 其 停 止 工 作 。 電 液 步 進 液 壓 缸 的 步 進 電 機 無 脈 沖 輸 入 時 便 停 止 運 轉(zhuǎn) , 電 液 步 進 液 壓 缸 活 塞 定 位 。 電 液 步 進 液 壓 缸 速 度 要 求 較 高 時 , 可 以 用 PLC 中 的 高 速 脈 沖 發(fā) 生 器 。 不 同 的 PLC 其 高 速 脈 沖 的 頻 率 可 達 6000 10000Hz。 對 于 的 電 液 步 進 液 壓 缸 動 態(tài) 特 性 , 其 頻 率 可 以 得 到 充 分 滿 足 。 4 應(yīng) 用 實 例 與 結(jié) 論 (1) 對 PLC 控 制 的 電 液 步 進 液 壓 缸 開 環(huán) 伺 服 機 構(gòu) 進 行 了 測 試 , 其 性 能 完 全 可 以 滿 足 系 統(tǒng) 的 技 術(shù) 要 求 。 控 制 軟 件 結(jié) 構(gòu) 合 理 , 接 口 可 靠 。 (2) 將 PLC 控 制 的 電 液 步 進 液 壓 缸 用 于 某 大 型 生 產(chǎn) 線 的 數(shù) 控 滑 臺 , 每 個 滑 臺 僅 占 用 4 個 I/ O 接 口 , 節(jié) 省 了 微 機 控 制 系 統(tǒng) , 進 給 速 度 為 vf = 011 212m/ min , 完 全 滿 足 工 藝 要 求 和 加 工 精 度 要 求 , 工 作 可 靠 。 參 考 文 獻 【 1】 機 電 一 體 化 技 術(shù) 手 冊 編 委 會 1 機 電 一 體 化 技 術(shù) 手 冊 1 北 京 : 機 械 工 業(yè) 出 版 社 , 1999131 【 2】 李 仁 定 1 電 機 的 微 機 控 制 . 北 京 : 機 械 工 業(yè) 出 版 社 , 19991101 【 3】 楊 長 能 等 1 可 編 程 序 控 制 器 基 礎(chǔ) 及 應(yīng) 用 1 重 慶 : 重 慶 大 學(xué) 出 版 社 11992111 【 4】 康 晶 等 1 組 合 機 床 中 數(shù) 控 滑 臺 的 PLC 控 制 1 組 合 機 床 與 自 動 化 加 工 技 術(shù) , 2002 (8) 1 作 者 簡 介 : 康 晶 : 男 , 195715 出 生 于 沈 陽 , 教 授 , 工 學(xué) 碩 士 , 從 事 數(shù) 控 及 機 電 控 制 技 術(shù) 方 面 的 科 研 與 教 學(xué) 工 作 。 收 稿 時 間 : 2003 - 03 - 28 521 機 床 與 液 壓 20041No14
半自動鉆床
2.1設(shè)計題目
設(shè)計加工圖1所示工件ф12mm孔的半自動鉆床。進刀機構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，送料機構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機構(gòu)使被加工工件可靠固定。
圖1 加工工件
半自動鉆床設(shè)計數(shù)據(jù)參看表3。
表3 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)
方案號
進料機構(gòu)
工作行程
mm
定位機構(gòu)
工作行程
mm
動力頭
工作行程
mm
電動機轉(zhuǎn)速
r/mm
工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）
件/min
A
40
30
15
1450
1
B
35
25
20
1400
2
C
30
20
10
960
1
2.2設(shè)計任務(wù)
1.半自動鉆床至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。
2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。
3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。
4.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按各凸輪機構(gòu)的工作要求，自選從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖。
5.設(shè)計計算其他機構(gòu)。
6.編寫設(shè)計計算說明書。
7.學(xué)生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，半自動鉆床的計算機演示驗證等。
2.3設(shè)計提示
1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。
2. 除動力頭升降機構(gòu)外，還需設(shè)計送料機構(gòu)、定位機構(gòu)。各機構(gòu)運動循環(huán)要求見表4。
3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動。
表4 機構(gòu)運動循環(huán)要求
凸輪軸
轉(zhuǎn)角
10o
20o
30o
45o
60o
75o
90o
105o～270o
300o
360o
送料
快進
休止
快退
休止
定位
休止
快進
休止
快退
休止
進刀
休止
快進
快進
快退
休止
三．運動方案的選擇與比較
方案的分析與比較：
(1) 減速機構(gòu)：
由于電動機的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用行星輪進行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。
圖4-1
（1） 對比機構(gòu)：
對比機構(gòu)：定軸輪系傳動；傳動比 =n輸入/n輸出 =700 傳動比很大，要用多級傳動。如圖4-2.
圖4-2
(3) 進刀機構(gòu)
采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。
圖4-3
（4） 對比機構(gòu)：
在擺桿上加一個平行四邊行四桿機構(gòu)，這樣也可以來實現(xiàn)傳動，但是當(dāng)加了四桿機構(gòu)以后并沒有達到改善傳動的效果，只是多增加了四桿機構(gòu)，為了使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要的傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)。
§ 方案一：
§ D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復(fù)運動，采用凸輪機構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。
圖4-4
（5） 送料系統(tǒng)：
采用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運動。再加上用四桿機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn)。由于本設(shè)計送料時不要求在傳動過程中有間歇，所以不需要使用凸輪機構(gòu)。如圖4-5。
圖4-5
（6）對比機構(gòu)：
所選用的對比四桿機構(gòu)如下圖(圖4-6)，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機構(gòu)。
§ 方案二：
§ B2采用凸輪與四桿機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。
圖4-6
（7）定位系統(tǒng)：
定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實際要求了。
圖4-7
（8）對比機構(gòu)：
采用彈力急回間歇機構(gòu)來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設(shè)計的機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。
圖4-8
§ 方案一：
§ C1利用四桿機構(gòu)中死點的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機構(gòu)共同作用達到定位機構(gòu)和間歇定位的要求。
四.機構(gòu)運動總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）
根據(jù)前面表3-3中實線連接的方案的運動簡圖確定本設(shè)計中半自動鉆床的總體方案圖如圖5-1
圖5-1
五．工作循環(huán)圖
圖5-1所示的機械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進行運動協(xié)調(diào)設(shè)計
其運動循環(huán)如圖6-1
凸輪軸轉(zhuǎn)角
00～1000
1000～1500
1500～2700
2700～3000
3000～3600
送料
快進
快退
定位
休止
快進
休止
快退
進刀
休止
快進
慢進
休止
快退
圖6-1
六．執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算
1．送料機構(gòu)機構(gòu)采用如下分析
送料連桿機構(gòu)：采用如下機構(gòu)來送料，根據(jù)要求，進料機構(gòu)工作行程為40mm，可取ABCD4桿機構(gòu)的極位夾角為12度，則由
得K=1.14，急回特性不是很明顯，但對送料機構(gòu)來說并無影響。
各桿尺寸：（如圖6-1）
AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8
該尺寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊的左右運動為40，ABCD的極位夾角為12度。
圖6-1
2.凸輪擺桿機構(gòu)的設(shè)計：
(1).由進刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實現(xiàn)刀頭的上下運動；
(2).用凸輪擺桿機構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條的來回擺動，從而實現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運動規(guī)律就與凸輪擺桿的運動規(guī)律一致；
(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運動的的距離。具體設(shè)計步驟如下：
1.根據(jù)進刀機構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角β為18°,
凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0°;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°，刀具快進，β=5°，
凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°；
凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°，β=0°
2.設(shè)計圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18°, l=10mm，
3.得到r=63.69mm，如圖7-2
圖7-2
3.凸輪推桿機構(gòu)的設(shè)計：
凸輪機構(gòu)采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。具體設(shè)計如下:
設(shè)計基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25
凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°-285°,定位機構(gòu)快進,推桿行程h=20mm;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;
凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機構(gòu)快退,推桿行程h=-20mm;
設(shè)計偏心距e=20的原因是因為此凸輪執(zhí)行的是定位，其定位桿的行程為20故如此設(shè)計。
4．行星輪系的計算:
（1）用定軸輪系傳動
傳動比 =n輸入/n輸出 =700 傳動比很大，要用多級傳動。
（2）用行星輪系傳動
Z1=35 Z2=20 Z2’=20 Z3=35 傳動比iH3=700
根據(jù)行星輪傳動公式：i（H3）=1-i(31)H=1-Z2’Z1/Z3Z2
由i(1H)=1-Z2'Z1/Z3Z2，考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動機構(gòu)與齒輪系傳動機構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表：
皮帶輪參數(shù)
名稱
皮帶輪1
皮帶輪2
半徑（mm）
100
100
齒輪參數(shù)
模數(shù)（mm）
壓力角（°）
齒數(shù)（個）
直徑（mm）
齒輪1
2.
20
35
70
齒輪2
2
20
20
40
齒輪2’
2
20
20
40
齒輪3
2
20
35
70
七. 凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖和設(shè)計結(jié)果
一.定位凸輪
圖8-1為定位凸輪分段圖和設(shè)計結(jié)果圖
圖8-1
圖8-2和8-3為定位凸輪的輪廓圖（8-2內(nèi)包絡(luò)線圖，8-3外包絡(luò)線圖）
圖8-2
圖8-3
二.進刀凸輪
進刀凸輪類型設(shè)計結(jié)果如圖8-4，凸輪運動分段如圖8-5.
圖8-4，
圖8-5
進刀凸輪的輪廓線設(shè)計如圖8-6（內(nèi)包絡(luò)線）和圖8-7（外包絡(luò)線）
圖8-6
圖8-7
I 變速機構(gòu)
§ 方案一：
§ A1由于電動機的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而選用設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min?？梢钥紤]利用行星輪進行大比例的降速，然后采用蝸輪變向。
機構(gòu)簡圖
Ⅱ送料機構(gòu)的選型：
§ 方案一：
§ B1直接采用凸輪滑塊機構(gòu)，并且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運動要求。
§ 方案二：
§ B2采用凸輪與四桿機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。
§ 方案三：
§ B3采用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運動。再加上用四桿機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn) 。
§
Ⅲ 定位機構(gòu)選型
§ 方案一：
§ C1利用四桿機構(gòu)中死點的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機構(gòu)共同作用達到定位機構(gòu)和間歇定位的要求。
§ 方案二：
§ C2定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足實際要求了。
Ⅳ 進刀機構(gòu)
§ 方案一：
§ D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復(fù)運動，采用凸輪機構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。
§ 方案二
§ D2采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。
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